CN111442052A - 一种动惯性导向控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种动惯性导向控制装置，包括缸体、活塞和主螺旋管，所述活塞将缸体的内腔分为上腔和下腔，所述上腔与下腔之间连接主螺旋管；所述活塞包括活塞主体、质量块和螺旋槽；所述活塞主体内部设有内腔，所述内腔分别与上腔和下腔连通；所述质量块两端分别通过弹性装置安装在内腔内；所述活塞主体内部设有沿所述内腔均布的若干螺旋槽，一部分所述螺旋槽连通上腔与内腔，另一部分所述螺旋槽连通下腔与内腔；所述质量块根据加速度的变化选择性使若干所述螺旋槽与内腔连通或阻断。本发明实现了与两端点加速度方向的辨识和随动控制，使得基于加速度的半主动控制方法得以被动实现，无需依赖外端能量的输入，且装置一体化程度高，易于布置。

Description

一种动惯性导向控制装置
技术领域
本发明涉及机动车减振器领域，特别是涉及一种动惯性导向控制装置。
背景技术
随着我国交通运输业的发展，使得国产乘用车朝着智能化、高速化、轻量化和清洁化方向发展，对车辆节能的要求越来越高。而随着车辆悬架结构的固结，普通被动悬架综合性能的提升日益趋近极限，研究者们将目光逐渐转向半主动控制悬架和主动控制悬架。然而，无论半主动控制悬架还是主动控制悬架，都需要悬架以外的能量输入实现控制，主动悬架更是因为高能耗而发展缓慢。
趋附于智能车的发展，半主动控制悬架逐渐成为了当今悬架发展的主流，能量回收系统也被用于其中。但是能量回收系统的回收效率有限，不足以为悬架提供足够的能量，仍需依靠外端能量的输入。这无形之中，不仅增加了车辆的成本，也增加了悬架的负担，甚至会对悬架的隔振性能产生负效应。
此外，当前的半主动悬架控制主要用于实现元件参数的调控，有些通过改变元件材料的特性实现半主动控制，有些半主动控制则以电磁阀，甚至是“on-off”开关控制实现参数的多级调控。这些虽然控制算法简单，却仍需配备相应的控制器和执行器，这不仅使得悬架结构变得繁复，生产成本增加，也使得悬架结构因为对电力系统的依赖而降低了悬架系统的稳定性。若能无需依赖外端能量的输入，通过机械元件将依靠电磁阀开关实现半主动控制的控制方法被动实现，这不仅可以提升悬架性能，还能进一步提升悬架稳定性，降低生产成本，节约能源。
得益于对悬架惯性特性的关注，越来越多的动惯性元件被设计出来，也使得悬架的结构设计、控制方法得以进一步发展。与阻尼器不同的是，阻尼器两端点的力与两端点的相对运动速度相关，而动惯性元件两端点的力与则两端点的相对加速度相关，不同于易于辨识方向的运动速度，加速度的方向难以直接通过物体的运动方向辨别，因此有些以“on-off”为控制的方法难以采用被动实现的方法应用于动惯性元件中。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种动惯性导向控制装置，在对动惯性导向活塞及液体流向结构进行设计后，实现了与两端点加速度方向的辨识和随动控制，使得基于加速度的半主动控制方法得以被动实现，无需依赖外端能量的输入，且装置一体化程度高，易于布置。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种动惯性导向控制装置，包括缸体、活塞和主螺旋管，所述活塞将缸体的内腔分为上腔和下腔，所述上腔与下腔之间连接用于产生第一惯性力的主螺旋管；所述活塞包括活塞主体、质量块和螺旋槽；所述活塞主体内部设有内腔，所述内腔分别与上腔和下腔连通；所述质量块两端分别通过弹性装置安装在内腔内，且所述质量块在内腔内可沿加速度方向移动；所述活塞主体内部设有沿所述内腔均布的若干螺旋槽，一部分所述螺旋槽连通上腔与内腔，另一部分所述螺旋槽连通下腔与内腔，用于产生与所述第一惯性力相异或相同的惯性力；所述质量块根据加速度的变化选择性使若干所述螺旋槽与内腔连通或阻断。
进一步，所述活塞主体内部均布若干上螺旋槽和若干下螺旋槽，若干上螺旋槽连通上腔与内腔，若干下螺旋槽连通下腔与内腔；所述上螺旋槽包括第一上螺旋槽和第二上螺旋槽，所述第一上螺旋槽的出液口和所述第二上螺旋槽的出液口分别靠近所述质量块在平衡状态下的两端；所述下螺旋槽包括第一下螺旋槽和第二下螺旋槽，所述第一下螺旋槽的进液口和所述第二下螺旋槽的进液口分别靠近所述质量块在平衡状态下的两端；所述质量块通过加速度的变化在内腔内移动，用于选择性使第一上螺旋槽和第一下螺旋槽与内腔连通或阻断，或选择性使第二上螺旋槽和第二下螺旋槽与内腔连通或阻断。
进一步，所述第一上螺旋槽的出液口与所述第一下螺旋槽的进液口位于相同水平位置，通过质量块在加速度的作用下使第一上螺旋槽和第一下螺旋槽与内腔同时连通或阻断；所述第二上螺旋槽的出液口与所述第二下螺旋槽的进液口位于相同水平位置；通过质量块在加速度的作用下使第二上螺旋槽和第二下螺旋槽与内腔同时连通或阻断。
进一步，所述第一上螺旋槽的出液口与第二上螺旋槽的出液口之间的距离或者第一下螺旋槽的进液口与第二下螺旋槽的进液口之间的距离小于质量块的长度。
进一步，在平衡状态下，所述质量块的两端分别阻断第一上螺旋槽的出液口、所述第二上螺旋槽的出液口、第一下螺旋槽的进液口和所述第二下螺旋槽的进液口；当所述质量块向下运动时，使第一上螺旋槽和第一下螺旋槽与内腔同时连通；当所述质量块向上运动时，使第二上螺旋槽和第二下螺旋槽与内腔同时连通。
进一步，所述第一上螺旋槽的出液口与第二上螺旋槽的出液口之间的距离或者第一下螺旋槽的进液口与第二下螺旋槽的进液口之间的距离大于质量块的长度。
进一步，在平衡状态下，所述质第一上螺旋槽的出液口、所述第二上螺旋槽的出液口、第一下螺旋槽的进液口和所述第二下螺旋槽的进液口分别与内腔连通；当所述质量块向上运动时，使第一上螺旋槽和第一下螺旋槽与内腔同时阻断；当所述质量块向下运动时，使第二上螺旋槽和第二下螺旋槽与内腔同时阻断。
进一步，所述主螺旋管与若干螺旋槽的螺旋圈数、管径、螺旋管距、螺旋半径参数中至少一个参数不同，用于产生不同惯性力。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所述的动惯性导向控制装置，通过机械元件表示动惯性元件加速度参数的方向与大小的目标，实现了半主动控制的被动实现，装置结构一体化程度高，易于安装，动惯性元件的元件参数可随振动输入力的大小迅速切换，是一个参数三级可调装置。
2.本发明所述的动惯性导向控制装置，动惯性导向控制装置的动惯性系数可以根据实际需求设计上螺旋槽、下螺旋槽以及螺旋管的个数、螺旋圈数、槽径大小、螺距、螺旋半径，从而实现动惯性系数的设置。
3.本发明所述的动惯性导向控制装置，通过设计上螺旋槽、下螺旋槽和质量块之间的位置关系被动实现不同的控制方法，还可以通过设置不同的上弹簧刚度、下弹簧刚度和质量块的质量，实现合理的状态切换条件。
附图说明
图1为本发明所述的动惯性导向控制装置的结构示意图。
图2为本发明所述的活塞内部螺旋槽布置示意图。
图3为本发明所述的实施例1的活塞内部一组剖视图。
图4为本发明所述的实施例1的活塞内部另一组剖视图。
图5为实施例1中上、下螺旋槽与质量块的位置关系示意图。
图6为本发明所述的实施例2的活塞内部一组剖视图。
图7为本发明所述的实施例2的活塞内部另一组剖视图。
图8为实施例2中上、下螺旋槽与质量块的位置关系示意图。
图中：
1-上吊耳；2-活塞杆；3-密封圈；4-通孔；5-主螺旋管；6-活塞；7-缸体；8-防撞块；9-下吊耳；10-上密封盖；11-流通孔；12-上液腔；13-密封垫；14-第一上螺旋槽；15-第二上螺旋槽；16-第二下螺旋槽；17-下密封盖；18-下液腔；19-下弹簧；20-质量块；21-上弹簧；22-下连接杆；23-上连接杆；24-第一下螺旋槽。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明所述的动惯性导向控制装置包括缸体7、上吊耳1、下吊耳9、活塞6和主螺旋管5，上吊耳1通过活塞杆2与活塞6相连，活塞6置于缸体7中，活塞6将缸体7的内腔分为上腔和下腔，活塞杆2与缸体7之间通过密封圈3实现密封，上腔和下腔均开有通孔4，上腔和下腔的通孔4通过主螺旋管5连接，使得上腔和下腔中的液体能够通过主螺旋管5实现液体流动，用于产生第一惯性力。缸体7的内壁底部装有防撞块8，防止活塞杆2与缸体7的内壁发生碰撞。
所述活塞6是动惯性导向控制装置的核心部件，如图3和图4所示，活塞6包括上密封盖10、下密封盖17、质量块20、螺旋槽和活塞主体，上密封盖10与下密封盖17上均开有流通孔11，上密封盖10与下密封盖17和活塞主体之间分别留有上液腔12和下液腔18，上密封盖10的流通孔11连通上液腔12和上腔，下密封盖17的流通孔11连通下液腔18和下腔。活塞主体安装于上密封盖10于下密封盖17之间，活塞主体外部与缸体7的内壁之间装有密封垫13。活塞主体为中空结构，包括一个与活塞6同轴的内腔，内腔中同轴安装有质量块20，质量块20的外壁与内腔贴合，质量块20可沿内腔内壁无摩擦运动，质量块20在静止时位于活塞主体的中间位置，质量块20应为对称元件，从而确保质量块20在运动时始终是垂向运动，避免出现偏离中心线的运动。质量块20的上下面通过上连接杆23与下连接杆22分别与上弹簧21、下弹簧19同轴相连，上弹簧21、下弹簧19的另一端分别固定于内腔上下内壁。所述动惯性导向活塞6的内腔的上内壁和下内壁上还开有直径远小于流通孔11的流液孔，以确保质量块20可在内腔中上下运动。实际上活塞6上可以没有上密封盖10和下密封盖17，只需要活塞主体内部中心设有内腔，所述内腔分别与上腔和下腔连通。所述活塞主体内部设有沿所述内腔均布的若干螺旋槽，一部分所述螺旋槽连通上腔与内腔，另一部分所述螺旋槽连通下腔与内腔，用于产生与所述第一惯性力相异或相同的惯性力；所述质量块20根据加速度的变化选择性使若干所述螺旋槽与内腔连通或阻断，用于改变整体结构的惯性力。
如图3和图4所示，所述活塞主体内部均布若干上螺旋槽和若干下螺旋槽，若干上螺旋槽连通上腔与内腔，若干下螺旋槽连通下腔与内腔；所述上螺旋槽包括第一上螺旋槽14和第二上螺旋槽15，所述第一上螺旋槽14的出液口和所述第二上螺旋槽15的出液口分别靠近所述质量块20在平衡状态下的两端；所述下螺旋槽包括第一下螺旋槽24和第二下螺旋槽16，所述第一下螺旋槽24的进液口和所述第二下螺旋槽16的进液口分别靠近所述质量块20在平衡状态下的两端；所述质量块20通过加速度的变化在内腔内移动，用于选择性使第一上螺旋槽14和第一下螺旋槽24与内腔连通或阻断，或选择性使第二上螺旋槽15和第二下螺旋槽16与内腔连通或阻断。如图3所示，所述第一上螺旋槽14出液口的位置与第一下螺旋槽24入液口的位置关系为围绕动活塞6中心轴的对称关系。所述第二下螺旋槽16的入液口位于第一下螺旋槽24入液口的下方。所述第二上螺旋槽15的出液口与第二下螺旋槽16的入液口的位置关系为围绕动活塞6中心轴的对称关系。第一上螺旋槽14、第二上螺旋槽15、第二下螺旋槽16和第一下螺旋槽24围绕活塞6中心轴均匀分布，它们相互之间不产生任何交叉。第一上螺旋槽14、第二上螺旋槽15、第二下螺旋槽16和第一下螺旋槽24的螺旋圈数、槽径大小、螺旋管距、螺旋半径至少有一个参数不同，用于产生不同惯性力。
本发明可用在车辆悬架、飞机起落机、螺旋桨等需要隔振的地方，假设动惯性导向控制装置的上吊耳1与被隔振物体连接，下吊耳9与振动输入端连接，该装置在工作环境中随着振动输入端的加速度大小和方向的不同对应三种状态。忽略不计动惯性导向控制装置中的摩擦、寄生阻尼等非线性因素。该装置在装配时，上弹簧21、下弹簧19应各自有一定的预紧力，使得质量块20处于平衡状态。缸体7、活塞主体的内腔、上液腔11、下液腔18、第一上螺旋槽14、第二上螺旋槽15、第二下螺旋槽16、第一下螺旋槽24以及主螺旋管5中均有充有液体，当活塞6随活塞杆2上下运动时，活塞6推动液体在第一上螺旋槽14、第二上螺旋槽15、第二下螺旋槽16、第一下螺旋槽24以及主螺旋管5中运动，形成惯性力，惯性力与动惯性导向控制装置两端的相对加速度的比值为常数，称为动惯性系数。
动惯性系数还可通过下式计算得到：
Figure BDA0002467128200000061
其中，mh表示主螺旋管5或第一上螺旋槽14或第二上螺旋槽15或第二下螺旋槽16或第一下螺旋槽24中的液体质量，h表示螺旋管5或第一上螺旋槽14或第二上螺旋槽15或第二下螺旋槽16或第一下螺旋槽24的螺旋管距，r4表示螺旋管5或第一上螺旋槽14或第二上螺旋槽15或第二下螺旋槽16或第一下螺旋槽24的螺旋半径，A1表示活塞6的有效工作面积，A2表示螺旋管5或第一上螺旋槽14或第二上螺旋槽15或第二下螺旋槽16或第一下螺旋槽24的管道横截面积。
假设上弹簧21的弹簧刚度为kp，下弹簧19的弹簧刚度为kd，上弹簧21的预紧拉伸位移为xp，下弹簧19的预紧拉伸位移为xd，质量块20的质量为m，重力加速度为g，则应满足以下关系：
mg+kd·xd＝kp·xp。
在质量块20静止时，x1为质量块20的垂向长度，x2表示第一上螺旋槽14的出液口上端到活塞主体上内壁的距离，x3表示第一上螺旋槽14的出液口到质量块20下表面的距离，活塞主体垂向总长为L，第一上螺旋槽14与第一下螺旋槽24的管径为d1，上弹簧21、下弹簧19被完全压缩时的厚度忽略不计，第一上螺旋槽14的出液口的下端与第二上螺旋槽15的出液口的上端之间的距离为z。第二上螺旋槽15与质量块20之间的位置关系与第一上螺旋槽14与质量块20之间的位置关系一致。即y2表示第二上螺旋槽15的出液口的下端到活塞主体下内壁的距离，y3表示第二上螺旋槽15的出液口的上端到质量块20上表面的距离，第二上螺旋槽15和第二下螺旋槽16的管径为d2，所述第一上螺旋槽14的出液口与所述第一下螺旋槽24的进液口位于相同水平位置，通过质量块20在加速度的作用下使第一上螺旋槽14和第一下螺旋槽24与内腔同时连通或阻断；所述第二上螺旋槽15的出液口与所述第二下螺旋槽16的进液口位于相同水平位置；通过质量块20在加速度的作用下使第二上螺旋槽15和第二下螺旋槽16与内腔同时连通或阻断。
图3、图4和图5为本发明的实施例1，所述第一上螺旋槽14的出液口与第二上螺旋槽15的出液口之间的距离或者第一下螺旋槽24的进液口与第二下螺旋槽16的进液口之间的距离小于质量块20的长度，即z<x1，在平衡状态下，所述质量块20的两端分别阻断第一上螺旋槽14的出液口、所述第二上螺旋槽15的出液口、第一下螺旋槽24的进液口和所述第二下螺旋槽16的进液口；当所述质量块20向下运动时，使第一上螺旋槽14和第一下螺旋槽24与内腔同时连通；当所述质量块20向上运动时，使第二上螺旋槽15和第二下螺旋槽16与内腔同时连通。
当z＜x1时，优选的第一上螺旋槽14、第二上螺旋槽15和质量块20之间的位置关系如图5所示，它们之间满足如下的关系：
x2+d1≤x1，x3+d1≤x1，z+d1+d2＜x1＜x2+d1+z＜L；
y2+d2≤x1，y3+d2≤x1，z+d1+d2＜x1＜y2+d1+z＜L；
通过对第一上螺旋槽14和第二上螺旋槽15进行上述的位置限制，从而保证了第一上螺旋槽14与第一下螺旋槽24之间相互连通时，第二上螺旋槽15与第二下螺旋槽16之间无法相互连通，第二上螺旋槽15与第二下螺旋槽16之间相互连通时，第一上螺旋槽14与第一下螺旋槽24之间无法相互连通。
在稳定工作状态，振动输入端输入的振动为均速时，动惯性导向控制装置两端，即上吊耳1和下吊耳9均不受力，此时质量块20处于平衡状态。第一上螺旋槽14与第一下螺旋槽24之间不互通，不产生动惯性系数，第二上螺旋槽15与第二下螺旋槽16之间不互通，不产生惯性力，惯性力由主螺旋管5产生，记此时产生的动惯性系数为b1。
在稳定工作状态，振动输入端输入信号产生向上加速度时，动惯性导向控制装置两端受到一个向上的合力Fp，产生向上加速度ap。此时质量块20由于惯性作用，相对于缸体7向下运动，压缩下弹簧19，、第一上螺旋槽14与第一下螺旋槽24之间相互连通，液体在第一上螺旋槽14与第一下螺旋槽24中流动产生惯性力。由于质量块20向下运动，内腔体积发生变化，质量块20挤压活塞主体内腔中的液体流出活塞主体外，经过下液腔18通过流通孔11流回下腔中。此时，惯性力由第一上螺旋槽14、第一下螺旋槽24和主螺旋管5共同产生，记此时产生的动惯性系数为b2。
在稳定工作状态，振动输入端输入信号产生向下加速度时，动惯性导向控制装置两端受到一个向下的合力Fd，产生向下加速度ad。此时质量块20由于惯性作用，相对于缸体7向上运动，压缩上弹簧21，第二上螺旋槽15与第二下螺旋槽16之间相互连通，液体在第二上螺旋槽15与第二下螺旋槽16中流动产生惯性力。由于质量块20向上运动，内腔体积发生变化，质量块20挤压活塞主体内腔中的液体流出活塞主体外，经过上液腔12通过流通孔11流回上腔中。此时，惯性力由第二上螺旋槽15、第二下螺旋槽16和主螺旋管5共同产生，记此时产生的动惯性系数为b3。
由于主螺旋管5、第一上螺旋槽14、第二上螺旋槽15、第二下螺旋槽16和第一下螺旋槽24的螺旋圈数、槽径大小、螺距、螺旋半径均未确定，所以三种状态下的动惯性系数b2、b1、b3的大小无法确定，在实际使用过程中，可根据实际情况通过调节上弹簧21、下弹簧19的弹簧刚度及其预紧力，设定动惯性系数b2、b1、b3三种状态切换时振动输入端输入信号的加速度阈值，并可通过设定螺旋圈数、槽径大小、螺旋管距、螺旋半径，以及液体密度等参数使得三种状态下的动惯性系数b2、b1、b3的大小符合控制要求。
设定加速度的正向方向为向上方向，向下方向为负向。
则在z＜x1的状态下，动惯性导向控制装置的控制规则如下：
Figure BDA0002467128200000081
其中b表示动惯性导向控制装置的动惯性系数，a表示振动输入端输入信号的加速度值。
图6、图7和图8为本发明的实施例2，所述第一上螺旋槽14的出液口与第二上螺旋槽15的出液口之间的距离或者第一下螺旋槽24的进液口与第二下螺旋槽16的进液口之间的距离大于等于质量块20的长度，即z≥x1，在平衡状态下，所述质第一上螺旋槽14的出液口、所述第二上螺旋槽15的出液口、第一下螺旋槽24的进液口和所述第二下螺旋槽16的进液口分别与内腔连通；当所述质量块20向上运动时，使第一上螺旋槽14和第一下螺旋槽24与内腔同时阻断；当所述质量块20向下运动时，使第二上螺旋槽15和第二下螺旋槽16与内腔同时阻断。
当z≥x1时，优选第一上螺旋槽14、第二上螺旋槽15和质量块20之间的位置关系如图8所示，它们之间满足如下的关系时：
x2≥x1，x3≥x1，x1＜L,x2＜L,x3＜L
通过对第一上螺旋槽14、第一下螺旋槽24、第二上螺旋槽15、第二下螺旋槽16进行上述的位置限制，使得第一上螺旋槽14与第一下螺旋槽24之间相互连通时，第二上螺旋槽15与第二下螺旋槽16之间也可以相互连通，只有在质量块20运动到特定位置时，第一上螺旋槽14与第一下螺旋槽24或第二上螺旋槽15与第二下螺旋槽16之间才不互通。
在稳定工作状态，振动输入端输入的振动为均速时，动惯性导向控制装置两端，即上吊耳1和下吊耳9均不受力，此时质量块20处于平衡状态。第一上螺旋槽14和第一下螺旋槽24之间互通，第二上螺旋槽15和第二下螺旋槽16之间互通，惯性力由第一上螺旋槽14、第一下螺旋槽24、第二上螺旋槽15、第二下螺旋槽16和主螺旋管5共同产生，记此时产生的动惯性系数为b11。
在稳定工作状态，振动输入端输入信号持续产生向上加速度时，动惯性导向控制装置两端受到一个向上的合力范围为[Fp1,Fp2[，产生向上加速度范围为[ap1,ap2]。此时质量块20由于惯性作用，相对于缸体7向下运动，压缩下弹簧19，由于质量块20向下运动，内腔体积发生变化，质量块20挤压活塞主体内腔中的液体流出活塞主体外，经过下液腔18通过流通孔11流回下腔中。当质量块20运动到第一上螺旋槽14下方，但质量块20下表面位于第二上螺旋槽15的下方，质量块20上表面却位于第二上螺旋槽15的上方时，质量块20阻断第二上螺旋槽15和第二下螺旋槽16之间的液体流动，此时，惯性力由第一上螺旋槽14、第一下螺旋槽24和主螺旋管5产生，记此时产生的动惯性系数为b22。当振动输入端输入信号产生的向上加速度继续增大时，动惯性导向控制装置两端受到的向上的合力大于Fp2，产生的向上加速度大于ap2，此时质量块20由于惯性作用，相对于缸体7继续向下运动，当质量块20上表面位于第二上螺旋槽15下方时，第二上螺旋槽15和第二下螺旋槽16之间再次互通，此时，惯性力由第一上螺旋槽14、第一下螺旋槽24、第二上螺旋槽15、第二下螺旋槽16和螺旋管5产生，此时产生的动惯性系数为b11。
在稳定工作状态，振动输入端输入信号持续产生向下加速度时，动惯性导向控制装置两端受到一个向下的合力范围为[Fd1,Fd2]，产生向下加速度范围为[ad1,ad2]。此时质量块20由于惯性作用，相对于缸体7向上运动，压缩上弹簧21，当质量块20运动到第二上螺旋槽15上方，但质量块20的上表面位于第一上螺旋槽14的上方，质量块20下表面却位于第一上螺旋槽14的下方时，质量块20阻断第一上螺旋槽14和第一下螺旋槽24之间的液体流动，此时，惯性力由第二上螺旋槽15、第二下螺旋槽16和主螺旋管5产生，记此时产生的动惯性系数为b33。由于质量块20向上运动，内腔体积发生变化，质量块20挤压活塞主体内腔中的液体流出活塞主体外，经过上液腔12通过流通孔11流回上腔中。当振动输入端输入信号产生的向下加速度继续增大时，动惯性导向控制装置两端受到的向下的合力大于Fd2，产生的向下加速度大于ad2，此时质量块20由于惯性作用，相对于缸体7继续向上运动，当质量块20下表面位于第一上螺旋槽14上方时，第一上螺旋槽14与第一下螺旋槽24之间再次互通，此时，惯性力由第一上螺旋槽14、第一下螺旋槽24、第二上螺旋槽15、第二下螺旋槽16和螺旋管5产生，此时产生的动惯性系数为b11。
在z≥x1的状态下，动惯性导向控制装置的控制规则如下：
Figure BDA0002467128200000091
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种动惯性导向控制装置，其特征在于，包括缸体(7)、活塞(6)和主螺旋管(5)，所述活塞(6)将缸体(7)的内腔分为上腔和下腔，所述上腔与下腔之间连接用于产生第一惯性力的主螺旋管(5)；所述活塞(6)包括活塞主体、质量块(20)和螺旋槽；所述活塞主体内部设有内腔，所述内腔分别与上腔和下腔连通；所述质量块(20)两端分别通过弹性装置安装在内腔内，且所述质量块(20)在内腔内可沿加速度方向移动；所述活塞主体内部设有沿所述内腔均布的若干螺旋槽，一部分所述螺旋槽连通上腔与内腔，另一部分所述螺旋槽连通下腔与内腔，用于产生与所述第一惯性力相异或相同的惯性力；所述质量块(20)根据加速度的变化选择性使若干所述螺旋槽与内腔连通或阻断。
2.根据权利要求1所述的动惯性导向控制装置，其特征在于，所述活塞主体内部均布若干上螺旋槽和若干下螺旋槽，若干上螺旋槽连通上腔与内腔，若干下螺旋槽连通下腔与内腔；所述上螺旋槽包括第一上螺旋槽(14)和第二上螺旋槽(15)，所述第一上螺旋槽(14)的出液口和所述第二上螺旋槽(15)的出液口分别靠近所述质量块(20)在平衡状态下的两端；所述下螺旋槽包括第一下螺旋槽(24)和第二下螺旋槽(16)，所述第一下螺旋槽(24)的进液口和所述第二下螺旋槽(16)的进液口分别靠近所述质量块(20)在平衡状态下的两端；所述质量块(20)通过加速度的变化在内腔内移动，用于选择性使第一上螺旋槽(14)和第一下螺旋槽(24)与内腔连通或阻断，或选择性使第二上螺旋槽(15)和第二下螺旋槽(16)与内腔连通或阻断。
3.根据权利要求2所述的动惯性导向控制装置，其特征在于，所述第一上螺旋槽(14)的出液口与所述第一下螺旋槽(24)的进液口位于相同水平位置，通过质量块(20)在加速度的作用下使第一上螺旋槽(14)和第一下螺旋槽(24)与内腔同时连通或阻断；所述第二上螺旋槽(15)的出液口与所述第二下螺旋槽(16)的进液口位于相同水平位置；通过质量块(20)在加速度的作用下使第二上螺旋槽(15)和第二下螺旋槽(16)与内腔同时连通或阻断。
4.根据权利要求3所述的动惯性导向控制装置，其特征在于，所述第一上螺旋槽(14)的出液口与第二上螺旋槽(15)的出液口之间的距离或者第一下螺旋槽(24)的进液口与第二下螺旋槽(16)的进液口之间的距离小于质量块(20)的长度。
5.根据权利要求4所述的动惯性导向控制装置，其特征在于，在平衡状态下，所述质量块(20)的两端分别阻断第一上螺旋槽(14)的出液口、所述第二上螺旋槽(15)的出液口、第一下螺旋槽(24)的进液口和所述第二下螺旋槽(16)的进液口；当所述质量块(20)向下运动时，使第一上螺旋槽(14)和第一下螺旋槽(24)与内腔同时连通；当所述质量块(20)向上运动时，使第二上螺旋槽(15)和第二下螺旋槽(16)与内腔同时连通。
6.根据权利要求3所述的动惯性导向控制装置，其特征在于，所述第一上螺旋槽(14)的出液口与第二上螺旋槽(15)的出液口之间的距离或者第一下螺旋槽(24)的进液口与第二下螺旋槽(16)的进液口之间的距离大于等于质量块(20)的长度。
7.根据权利要求6所述的动惯性导向控制装置，其特征在于，在平衡状态下，所述质第一上螺旋槽(14)的出液口、所述第二上螺旋槽(15)的出液口、第一下螺旋槽(24)的进液口和所述第二下螺旋槽(16)的进液口分别与内腔连通；当所述质量块(20)向上运动时，使第一上螺旋槽(14)和第一下螺旋槽(24)与内腔同时阻断；当所述质量块(20)向下运动时，使第二上螺旋槽(15)和第二下螺旋槽(16)与内腔同时阻断。
8.根据权利要求1-7任一项所述的动惯性导向控制装置，其特征在于，所述主螺旋管(5)与若干螺旋槽的螺旋圈数、管径、螺旋管距、螺旋半径参数中至少一个参数不同，用于产生不同惯性力。
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